استخدم الباحثون في جامعة أريزونا التشابك الكمي لتعزيزه
أجهزة الاستشعار البصرية الميكانيكية قياس باستخداميوضح العلماء أن قوى الموجات الضوئية تعمل على جهاز ميكانيكي حساس. وهي تستند إلى حزمتين متزامنتين من الليزر ترتد عن المستشعر. أي حركة تغير المسافة التي يقطعها الضوء في طريقه إلى الكاشف. إذا كان محول الطاقة ثابتًا ، فإن الموجتين متوازيتان تمامًا. ولكن إذا كان المستشعر يتحرك ، فإنها تخلق نمط تداخل.
في أنظمة قياس التداخل الكلاسيكية، منكلما سافر الضوء أبعد، أصبح النظام أكثر دقة. ولضمان الدقة العالية في أجهزة الاستشعار الميكانيكية البصرية المصغرة، استخدم الفيزيائيون التشابك الكمي.
بدلا من تقسيم الضوء مرة واحدة إلىارتد من جهاز استشعار ومرآة ، قاموا بتقسيم كل شعاع مرتين بحيث ارتد الضوء من مستشعرين ومرآتين. أجهزة الاستشعار المستخدمة عبارة عن أغشية رقيقة تصل إلى 100 نانومتر ، والتي تتحرك استجابة لقوى صغيرة جدًا.
مخطط التركيب المقترح. الصورة: Yi Xia et al. ، Nature Photonics
مضاعفة أجهزة الاستشعار يحسن الدقة بسببلاحظ العلماء أن الأغشية يجب أن تهتز بالتزامن مع بعضها البعض ، لكن التشابك يضيف طبقة إضافية من التنسيق. لقد "ضغطوا" شعاع الليزر. في الأجسام الميكانيكية الكمومية مثل الفوتونات ، هناك حد أساسي لمدى دقة معرفة موضع الجسيم وزخمه. نظرًا لأن الفوتونات هي أيضًا موجات ، يتم التعبير عن ذلك من حيث طور الموجة (حيث تكون في تذبذبها) وسعتها (مقدار الطاقة التي تحملها).
الانكماش يعيد توزيع عدم اليقين بحيثيُعرف المكون المضغوط بشكل أكثر دقة ، بينما يحمل المكون المضاد للضغط قدرًا أكبر من عدم اليقين. قمنا بضغط المرحلة لأن هذا هو ما نحتاج إلى معرفته من أجل قياسنا.
يي شيا ، مؤلف مشارك في الدراسة
منذ التقلبات في عوارض متشابكةترتبط الأخطاء في قياسات المرحلة الخاصة بهم. نتيجة للتجربة ، حصل العلماء على قياسات أكثر دقة بنسبة 40٪ من شعاعين غير متشابكين ، وقاموا بذلك أسرع بنسبة 60٪. تظهر الحسابات أن الدقة والسرعة ستزيدان بما يتناسب مع عدد أجهزة الاستشعار.
لاحظ المطورون أن هذه حساسةيمكن استخدام المستشعرات للتنقل بالقصور الذاتي على كوكب لا يحتوي على أقمار صناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، أو داخل مبنى عندما يتحرك الشخص عبر طوابق مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامها لقياس الحد الأدنى من اضطرابات الجاذبية المرتبطة بالمادة المظلمة. سيواصل الباحثون العمل على تصغير الجهاز بحيث يتناسب مع جهاز بحجم الهاتف الذكي.
قراءة المزيد:
خلية شمسية جديدة تحطم الرقم القياسي العالمي في الكفاءة
اتضح ما يحدث بوثائق ليوناردو دافنشي: لقد بدأوا يتغيرون
استمع إلى صوت البلازما الشمسية وهي تضرب الأرض
على الغلاف: رسم توضيحي فني لجهاز استشعار فائق الدقة يعتمد على مجموعة من الأغشية وأشعة الليزر المتشابكة. الصورة: جامعة ميشيغان